89679

konduktywność. Właściwości te ulegają zmianie po wprowadzeniu niewielkiej ilości (rzędu 1 atom na 10' atomów półprzewodnika) domieszek, co skutkuje pojawieniem się defektów sieci krystalicznej. Domieszki dzieli się na donorowe (wprow^radza się atomy pięciowartościowe), oraz akceptorowe (do półprzewodnika wprowadzane są atomy trójwartościowe B, Al., Ga). Domieszkowanie półprzewodników powoduje powstawanie nowych poziomów' energetycznych, co ułatwia przewodzenie prądu elektrycznego. Domieszki donorowe (P, Sb, As) są przyczyną powstawania poziomów lokalnych, odległych od pasma przewodnictwa o około 0.0 leV (rys. 2a). Nośnikami prądu w domieszkowanym donorowo półprzewodniku są elektrony przedostające się z poziomów lokalnych do pasma przewodnictwa. Taki półprzewodnik nazywa się półprzewodnikiem typu n (negative). Atom pozbawiony elektronu staje się jonem dodatnim, nie biorącym udziału w przewodzeniu prądu, ze względu na ścisłe powiązanie z siecią krystaliczną.

Domieszki akceptorowe powodują powstawanie poziomów lokalnych w okolicy pasma podstawowego (rys. 2b).Elektrony przenoszą się z pasma podstawowego do poziomów lokalnych, wobec czego w paśmie podstawowym powstają wolne miejsca (tzw dziury) zachowujące się jak elementarne ładunki dodatnie (+e). Prąd elektryczny przewodzony jest dzięki pozornemu mchowi dziur w sieci krystalicznej. Tego typu półprzewodnika nazywany jest półprzewodnikiem typu p (positive). Atomy domieszek stają się w tym przypadku niemchomymi jonami ujemnymi, mającymi ładunek (—e).

b)

W

W

a)

Poziom lokalny

Pasmo

podstawowe

---©—

Poziom lokalny

Pasmo

podstawowe

Rys. 1 Schematy pasm energetycznych półprzewodników niesamoistnych a) typ n; b) typ p

W rzeczywistości w każdym półprzewodniku występują zarówno wolne elektrony jak i dziury. Przewaga jednego typu nośnika (nośniki większościowe) decyduje o właściwościach półprzewodnika. Zjawiska występujące w materiałach półprzewodnikowych są bardzo skomplikowane, zwłaszcza w przypadku styku obszarów' o różnych typach przewodnictwa. Wykorzystuje się zjawiska przewodzenia, fotoelektryczne, magnetyczne, piezoelektryczne i inne Tak duża rozmaitość pozwala na budowanie przyrządów półprzewodnikowych o różnorakich zastosowaniach. Spośród wielu typów, w niniejszym ćwiczeniu pokazano kilka podstawowych elementów półprzewodnikowych, będących przyrządami w wielu współczesnych urządzeniach elektronicznych.

3. Charakterystyka wybranych elementów półprzewodnikowych.

3.1. Diody półprzewodnikow e

Prostow'niki zamieniają sygnał (prąd i napięcie) przemielmy, na przebieg jednokierunkowy Idealne elementy prostownicze to elementy stanowiące zwarcie dla jednego kierunku przewodzenia prądu, oraz przeiwę dla kierunku przeciwnego. Właśnie prostowanie jest jednym z podstawowych i najważniejszych zastosowań diod, zwanych często prostownikami

2